[发明专利]不污的、具有可润湿性涂层的部件

说明书

根据美国国家卫生研究院拨款项目Grant Rol AR43186-01和由得克萨斯州通过得克萨斯州高等教育协调委员会ATP规划的拨款项目Grant 003656-137，美国政府拥有本发明的某些权利。

本发明要求在1997年8月8日提出，申请号为60/055,260，题目为“不污的、具有可润湿性涂层的部件”的临时性申请的权益转让与本发明，并在此引用参考。

本发明是在1996年4月16日提出，申请号为08/632,935的在先美国专利申请的延续申请，在先申请的全部内容在此引用参考。

本发明涉及具有气相沉积涂层的部件及其生产方法。更具体而言，本发明涉及具有不污的、具有可润湿性气相沉积涂层的部件及其生产方法。

许多部件表面的化学组成对控制该部件总的效用起决定性作用。有些部件要求不污和可润湿性的表面，以使部件能用于所要求的目的。例如，许多生物医学部件如导管、伸展器具、移植物、眼内镜(interocular lenses)和隐形眼镜，要求其表面不为生物所污结的，即蛋白质、类脂体和细胞不会附着到部件的表面。在某些情况下，要研制具有达到部件预计目标的所有必需特性(强度、光传递、柔韧性、稳定性和气体迁移)的材料，除了使用时材料表面会被沾污之外。在这些情况下，要么为该部件研制新材料，要么试图改变材料的表面特性。

在隐形眼镜或眼内镜的具体情况，特别是隐形眼镜情况下，尽管许多聚合物材料具备了眼镜生产所要求的强度、氧渗透和光学性质，但是许多潜在的隐形眼镜材料由于蛋白质、类脂体和镜周围的眼泪中存在的其它分子的附着，会迅速被生物沾污，和/或材料的表面能太低而使触镜过于疏水性，因此不能被眼泪润湿。

鉴于上述考虑，许多研究人员通常采用的一个方法是试图通过在这些隐形眼镜基材上施用一薄的涂层，来改善潜在隐形眼镜材料的生物相容性。理论上这样的涂层利用了聚合物固有的良好的整体的机械方面的强度、气体迁移方面的和光学方面的性质，使施涂后的涂层提供所需的亲水性和不污性。但是，尽管这方面的研究已非常多，但明显地注意到目前还没有一个隐形眼镜生产商能提供具有用于这一明确目的的涂层的销售产品。很明显，尽管简单地施涂一表面涂层来纠正给定的聚合物基材的物理性能的缺陷这种观点在理论上非常吸引人，但在实践中已经证实是完全不切实际的。以前的缺陷反映这样一个事实，即要成为具有商业价值的产品，一个成功的隐形眼镜涂层工序必须满足无数的相当严格的要求。这些要求至少包括下面的标准：涂层必须是均匀的，最好没有针孔；涂层既必须是可润湿的，还必须是不被生物沾污的；涂层应该基本上没有可被提取性，并且在盐水溶液中必须具有长期的化学稳定性；涂层必须在电磁谱的可见光区，具有优良的透光性；涂层必须不损害聚合物基材的氧渗透性(即所谓的DK值)；并且，对于可重复使用的镜而言，涂层必须具有足够的耐腐蚀性和经受重复清洗的化学稳定性。在后一情况下，清洗程序会包括经强的化学清洗剂处理和机械摩擦作用。

欧洲专利申请93810399.1(1993年6月2日提出)描述了一种复杂的多步法，以改变隐形眼镜材料的表面。该方法要求等离子处理表面，产生表面自由基，自由基与氧反应形成氢过氧基，将烯不饱和单体加上交联剂与之接枝聚合，随后通过溶液萃取过程除去未反应的单体。这一复杂方法要求在单体偶合反应期间有抑制剂存在，来防止氢过氧基热分解期间产生的自由基使乙烯单体均聚。

在德国专利申请DE19548152.6中报道了三甘醇单烷基醚的等离子体沉积。尽管该申请未涉及隐形眼镜，但是它着重于表面改性，以减少生物复合物的吸附。这类涂层对降低非专一的蛋白质在一些生物传感器表面的吸附有用。这项工作中，将要涂布的基材置于等离子体释放区的外面，采用异常低的RF能密度，使这种单体中存在的聚环氧乙烷单元的断裂最小。应预料到沉积在等离子体释放区的上游的相对非高能区的涂层，和沉积在发光释放区外面的涂层仅能微弱地固定到下面的基材上。这项工作面临的另一个问题是单体的低挥发性。这将导致要求加热单体，为等离子体沉积过程提供足够的蒸汽。但是，尽管采取了加热，在不致引发单体热分解下可获得的蒸汽压仍太低，不能提供任何流速和/或反应器压力的可控性。另外，不寻常的低蒸汽压导致异常低的膜沉积速度，伴随不均匀的膜。未在流动条件下试验过获得的涂层的附着力，也没有使这些涂层经受摩擦清洗或摩擦作用。涂布基材在蒸馏水中浸渍相对较短的时间(如小于48小时)，导致涂层的化学组成发生可测量到的变化，正如这些涂层在水浸渍前后的XPS表面分析所揭示的。